고온에 노출된 콘크리트의 수분이동 및 열역학 해석

이인규,Rhee. Inkyu 한국방재학회 2013 한국방재학회논문집 Vol.13 No.5

실제로 콘크리트재료는 화재 노출시 심각한 손상을 입는다. 이는 물리적으로 높은 열응력 변화, 공극압 변화 그리고, 재료자체의 비가역적 화학적 손상 등의 조합에 기인한다. 본 논문은 폭렬현상의 원인에 대한 주요한 2가지 가설인 구속조건을 갖는 열변형 효과, 급격한 공극압 변화(증기압)을 해석적으로 모형화하고, 최근 실험적 연구에서 주장된 이들 2가지 요인의 복합적 효과에 대해 그 메카니즘을 분석하고자 하였다. 즉, 비균질성 특성을 갖는 콘크리트재료가 고온 노출에 따른 열수분이동 및 열역학적 거동에 관한 해석적 규명의 일환이었다. 골재와 경화된 모르터 부분의 열특성 및 재료특성의 차이를 묘사한 2상 복합체 기하학적 모델(Heterogeneous model), 재료손상모델 등을 동시에 사용하여, 급격한 온도상승에 따른 콘크리트 내부의 재료간 차등 열변형, 수분이동에 따른 차등 수축특성을 다루었다. 궁극적으로, 이러한 복합응력상태가 국부적 재료손상으로 이어져, 경계면에 폭렬현상으로 이어지는 과정을 확인하였다. 온도, 공극압 그리고 열변형에 따른 개별적인 유한요소 해를 갖고, 다음 해석단계의 해를 결정하기 위해 변형률 기반 환경하중(Strain-driven environmental loads)를 이용하여 추정하였다. 이 때, 이들 변형율 간의 관계는 중첩가능 관계(Additive relationship)로 정의하였다. In reality, a concrete structure develops critical damage from a fire disaster. This is because the physical high gradient changes in the form of thermal stress and pore pressure; it is elevated by moisture migration among dissimilar material properties as well as irreversible chemical reaction of its constituents. This paper explores two main hypotheses for spalling: restrained thermal deformations and vaporization of the free pore water with an aid of finite element method. Eventually, the combined problem with pore pressure and thermal deformation under constrained conditions are discussed for the sake of analyzing the recent experimental findings. The heterogeneous model (representative volume element; RVE) problem of aggregate inclusions in an elastic matrix bonded by different thermal, hygral, and elastic properties was considered. Since these multiple processes occur on different scales, the binding rule of these processes was basically taken as an additive relation in the form of a strain format for simplicity. Finally, the total strain was evaluated according to the contributions of thermal strain, hygral strain, strain by pore pressure, and the elastic strain at the material points. The right-hand side of the stiffness equation was finally introduced in the environmental strain driven initial load.

3층 철근콘크리트 전단벽 구조물의 지진응답해석

이인규,이은행,김재민,Rhee, Inkyu,Lee, Eun-Haeng,Kim, Jae-Min 한국지진공학회 2021 한국지진공학회논문집 Vol.25 No.3

A shake table test is conducted for the three-story reinforced concrete building structure using 0.28 g, 0.5 g, 0.75 g, and 1.0 g of seismic input motions based on the Gyeongju earthquake. Computational efforts are made in parallel to explore the mechanical details in the structure. For engineering practice, the elastic modulus of concrete and rebar in the dynamic analysis is reduced to 38% and 50%, respectively, to calibrate the structure's natural frequencies. The engineering approach to the reduced modulus of elasticity is believed to be due to the inability to specify the flexibility of the actual boundary conditions. This aspect may lead to disadvantages of nonlinear dynamic analysis that can distort local stress and strain relationships. The initial elastic modulus can be applied directly without the so-called engineering adjustment with infinite element models with spring and spring-dashpot boundary conditions. This has the advantage of imposing the system flexibility of the structure on the sub-boundary conditions of springs and damping devices to control its sensitivity in a serial arrangement. This can reflect the flexibility of realistic boundary conditions and the effects of system damping (such as the gap between a concrete footing and shake table, loosening of steel anchors, etc.) in scalar quantities. However, these spring and dashpot coefficients can only be coordinated based on experimental results, making it challenging to select the coefficients in-prior to perform an experimental test.

석유피치 재활용 탄소섬유를 혼입한 모르타르의 인장 특성

이인규,이준석,김진희,김융암,김우,Rhee, Inkyu,Lee, Jun Seok,Kim, Jin Hee,Kim, Yoong Ahm,Kim, Woo 한국자원리싸이클링학회 2017 資源 리싸이클링 Vol.26 No.6

피치계 탄소섬유를 함유한 모르타르의 직접인장강도는 평균압축강도의 1/27~1/22에 해당하였다. 동일 양의 PAN계 탄소섬유를 함유한 모르타르의 직접인장강도가 1/15임에 비하여, 낮은 수준으로 나타났다. 이 때, 무보강 기준시편의 직접인장강도는 1/29 수준이었다. 피치계 탄소섬유를 함유한 모르타르의 휨인장강도는 평균압축강도에 비해, 약 1/12 수준으로 나타났고, PAN계 탄소섬유를 함유한 모르타르와 무보강 모르타르는 각각 1/10, 1/13.5의 수준으로 나타났다. 피치계 탄소섬유를 혼입한 모르타르의 인장성능은 무보강 모르타르와 PAN계 탄소섬유를 혼입한 모르타르의 중간 수준으로 나타났다. The direct tensile strength of the mortar specimen containing pitch-based carbon fiber was ranged between 1/27~1/22 as compared to the average compressive strength of mortar. It was found that the direct tensile strength of the mortar containing the same amount of PAN-based carbon fiber was around 1/15. While the case of the control specimen without the carbon fiber was around 1/29. One the other hands, the flexural tensile strength of the mortar containing pitch-based carbon fibers was about 1/12 as compared to the average compressive strength. In case of the mortar specimen with PAN-based carbon fiber and control mortar were 1/10 and 1/13.5, respectively. The tensile performance of the mortar with pitch-based carbon fiber was found to be intermediate between control mortar and the reinforced mortar incorporated with the PAN-based carbon fiber.

피치계열 탄소섬유를 혼입한 모르타르의 인장강도 특성

이인규(Rhee, Inkyu),이준석(Lee, Jun-Seok) 한국콘크리트학회 2017 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.29 No.2

재생 이산화티탄을 혼입한 모르타르의 NOx 저감률 민감도 분석

이인규(Inkyu Rhee),김진희(Jin-Hee Kim),김종호(Jong-Ho Kim),노영숙(Young-Sook Roh) 한국건설순환자원학회 2016 한국건설순환자원학회 논문집 Vol.4 No.4

본 논문에서는 폐수슬러지에서 제조된 재활용 이산화티탄(TiO₂)을 혼입한 시멘트 모르타르의 NOx 저감 성능에 대해 고찰하였다. 일반적으로, 이산화티탄은 클러스터 형태로 입자가 붙어 있어, 시멘트의 응결과 경화 전에 타설체 하면에 침강하는 특징이 있다. 그 결과로 타설체의 상면과 하면에는 이산화티탄의 분포도가 서로 상당한 차이를 나타내고, 광촉매 효과도 하면에서 우수하게 나타난다. 건물이나 주택과 같은 건축구조물에서는 이를 해결하기 위해, 이산화티탄을 혼입한 프리캐스트 제품을 미리 제작 후, 조립 시에는 타설 시 상면과 하면을 뒤집어 거치하여 상대적으로 높은 이산화티탄 분포면을 대기에 노출시키는 방식을 사용한다. 그러나 콘크리트 도로포장과 같은 현장 타설의 경우, 상면과 하면을 뒤집어 거치할 수 없기 때문에 이산화티탄의 분산성은 중요하다. 이를 개선시키기 위한 본 논문의 결과로 실리카퓸, 고성능감수제, 증점제, 고로슬래그 등 전형적인 시멘트성 재료의 분산에 기여하는 재료는 이산화티탄 클러스터의 분산효과에 미미한 영향을 주었다. 급결제, 발포제, 작은 크기의 잔골재의 조합이 이산화티탄 클러스터의 분산성을 개선하였다. 분산성 개선에도 불구하고, 타설체 상면과 하면의 NOx 제거효율은 하면에 큰 효율을 지속적으로 나타내었고, 이는 표면에 분포하는 공극량에 따라 달라지는 것을 디지털 표면 이미지 분석을 통하여 확인하였다. 많은 공극분포를 갖는 표면은 상대적으로 매끄러운 표면에 비해 NO가스 흡착을 기본적으로 높이게 되고, 이를 기준으로 상대적인 NOx 제거효율이 높아지는 것으로 사료된다. This paper explores the photocatalytic sensitivity of cement mortar incorporated with recycled TiO₂ from waste water sludge. Basically, TiO₂ cluster sank down slowly to the bottom of cement mortar specimen before setting and hardening process. This leads the mismatch of TiO₂ concentration on the top and the bottom faces of a specimen. This poorly dispersed TiO₂-cement mortar naturally exhibits poor NOx removal efficiency especially on the top of cementitious structure. In architectural engineering application such as building or housing structures, one can simply filp over from the bottom so that more TiO₂ concentrated surface can be placed outward into the air. However, in highway pavement case, this could not be applicable due to in-situ installation of concrete pavement. Hence, the dispersion of TiO₂ cluster inside the cementitous material is getting important issue onto road construction application. To elaborate this issue, according to our results, silica fume, high-ranged water reducer, viscosity agent, blast furnace slag were not enhanced much of dispersion characteristics of TiO₂ cluster. The combination of foaming agent and accelerator of hardening with viscosity agent and small grain size of fine aggregate may help the dispersion of TiO₂ inside cementitious materials. Even though the enhanced dispersion were applied to the specimen, NOx removal efficiency doest not change much for the top surface of the specimen. This concurrently affected by the presence of tiny air voids and the dispersion of TiO₂ in that these voids could easily adsorbed NOx gas with the aid of large surface area.

래티스 모델을 이용한 RC 깊은 보의 파괴패턴 연구

이인규 ( Rhee Inkyu ),신근옥 ( Shin Geun Ock ) 한국구조물진단유지관리공학회 2017 한국구조물진단유지관리공학회 학술발표대회 논문집 Vol.21 No.1

This paper attempts to manipulate brittle shear failure in reinforced concrete deep beam which has shear span-to-depth ratio, a/d=2.0 with aid of lattice model. Timoshenko beam type of lattice model was basically used for reinforcing steel in order to incorporate the dowel action. Truss type of lattice model was applied for plain concrete domain using union-jack type of structured mesh. Mesh sensitivity analyses focused with varying different level of unit union-jack block discretization.

확폭플랜지를 갖는 U형 프리스트레스 거더의 유사정적거동

이인규(Rhee Inkyu),이주범(Lee Joo-Beom),김이현(Kim Lee-Hyeon),박주남(Park Joo-Nam),곽종원(Kwak Jong-Won) 한국철도학회 2008 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.- No.-

A girder height limitation is the critical parameter for rapid construction of bridge deck and construction space limitation especially in urban area such as high population area and high density habitats. A standard post-tensioned I-shaped concrete girder usually demands relatively higher girder height in order to retain sufficient moment arm between compression force and tensile force. To elaborate this issue, a small U-shaped section with wide flanges can be used as a possible replacement of I-shaped standard girder. This prestressed concrete box girder allows more flexible girder height adjustment rather than standard I-shaped post-tensioned girder plus additional torsion resistance benefits of closed section. A 30m-long, 1.7m-high and3.63m-wide actual small prestressed concrete box girder is designed and a laboratory test for its static behaviors by applying 6,200kN amount of load in the form of 4-point bending test was performed. The load-deflection curve and crack patterns at different loading stage are recorded. In addition, to extracting the dynamic characteristics such as natural frequency and damping ratio of this girder, several excitation tests with artificial mechanical exciter with un-symmetric mass are carried out using operational frequency sweep-up. Nonlinear finite element analysis of this 4 point bending test under monotonic static load is investigated and discussed with aids of concrete damaged plasticity formulation using ABAQUS program.

모르타르 직접인장강도의 파괴에너지와 크기효과

이인규(Rhee, Inkyu),이준석(Lee, Jun Seok),노영숙(Roh, Young-Sook) 한국콘크리트학회 2019 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.31 No.1

강판구속된 프리스트레스 콘크리트 거더교의 동적특성에 관한 실험적 연구

이인규(Rhee, Inkyu),김현민(Kim, Hyun Min),방춘석(Bang, Choon-Seok),이희업(Lee, Hee-Up),노민용(Noh, Min Yong) 한국콘크리트학회 2007 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.2007 No.5

파단표면적과 모드 I 파괴에너지 간의 상관관계

이인규(Rhee, Inkyu),이준석(Lee, Jun Seok),노영숙(Roh, Young-Sook) 한국콘크리트학회 2018 한국콘크리트학회 학술대회 논문집 Vol.30 No.1